Kundenspezifische Lösungen für den elektrischen Explosionsschutz
Ein neuer Abwassertunnel für Hollywood
Bohrungen unter Tage können explosionsfähige Stäube und Gase freisetzen. Somit bedarf es beim Einsatz potenzieller Zündquellen die passende Auswahl des Explosionsschutzes für Bauteile und Anlagen. Neben dem Personen- und Anlagenschutz spielt aber auch das Thema Umweltschutz häufig eine sehr große Rolle. Um alle Kriterien zu erfüllen, sind Kunden stets auf der Suche nach kompetenten und zuverlässigen Partnern für Ihre Projekte. Als Experte für den elektrischen Explosionsschutz unterstützt Pepperl+Fuchs seine Kunden bei der Auswahl, Planung und Projektierung ihrer spezifischen Lösungen.
Skizze Sea-Outfall-Tunnel (Bild: Pepperl+Fuchs AG)
Die immer weiter wachsenden Metropolen dieser Welt sind für eine effektive und nachhaltige Abwasserversorgung auf modernste Technik im Bereich des Tunnelbaus angewiesen. In Form sogenannter ‚Sea-Outfall-Tunnel‘ können den unzähligen Klärwerken ausreichend Abflusskapazitäten zur Verfügung gestellt. Diese leiten das Abwasser kilometerweit vor den Küsten der Metropolen in die See. Durch die nachhaltige Abführung der Abwässer wird die Lebensqualität der Menschen erhöht und die Umwelt geschont. Denn sobald das verdünnte Abwasser tief im Wasser entsorgt wird, beginnen die Mikroorganismen im Seewasser alle übrig gebliebenen Substanzen nach und nach abzubauen – das ist die Selbstreinigungskraft der Natur. Dadurch bedarf es keiner zusätzlichen chemischen Reinigungsvorgänge, bevor das Wasser in den Kreislauf eingeleitet werden kann. Einen solchen hochmodernen Sea-Outfall-Tunnel plant aktuell auch die Stadt Los Angeles. Viele der derzeit bestehenden Abwasser-Fördertunnel in Los Angeles wurden bereits vor mehr als einem halben Jahrhundert gebaut. Dadurch häufen sich die Inspektionen und Reparaturen. Die Bestandstunnel sind zum Teil marode und laufen immer häufiger voll. Der neue Sea-Outfall-Tunnel soll für Entlastung sorgen. Geplant ist ein Entsorgungstunnel, der 12,5 km hinein in den Ozean gebohrt werden soll. Diese Aufgabe übernimmt ein Tunnelbohrmaschinen-Hersteller aus Deutschland. Um das Projekt zu realisieren wird eine bis zu hundert Meter lange Bohrmaschine eingesetzt. Diese arbeitet sich auf einem Schienensystem langsam durch alle Gesteinsschichten. Bei der Bohrung selbst können umfangreiche Probleme entstehen. Denn zu keiner Zeit ist sichergestellt, welche Substanzen und Materialien bei einem Bohrvorgang – besonders in solchen Tiefen – freigesetzt werden. Beispielsweise könnte entweichendes Methan eine explosionsfähige Atmosphäre verursachen. Diese kann sich bereits durch ein in Betrieb befindliches elektrisches Bauteil entzünden. Resultat könnte ein Brand oder – im schlimmsten Fall – sogar eine Explosion sein.
Überdruckgekapselte Tunnelbohrer-Steuerung für den Sea-Outfall-Tunnel (Bild: Pepperl+Fuchs AG)
Explosionsschutz im Tunnelbau
Aus diesem Grund werden für Projekte dieser Art alle relevanten Anlagenteile in explosionsgeschützter Ausführung eingesetzt. Sowohl die Bohranlage selbst, als auch alle Einheiten für Steuerung, Stromversorgung etc. müssen den Ansprüchen des Explosionsschutzes genügen. Die Anforderungen sind also enorm. Für den Schutz der Steuerungseinheiten seiner elektrischen Anlagen in der Bohrmaschine kooperierte der Tunnelbohrmaschinen-Hersteller zusammen mit Pepperl+Fuchs. Pepperl+Fuchs ist seit vielen Jahren Experte im Bau von Steuerungen und Verteilungen für den elektrischen Explosionsschutz. Angeboten werden Lösungen mit den Zündschutzarten Überdruckkapselung (Ex p), druckfester Kapselung (Ex d), erhöhter Sicherheit (Ex e), Eigensicherheit (Ex i) und Kombinationen dieser Zündschutzarten. Die Zusammenarbeit der Unternehmen begann bereits in der Konzeptionsphase für die Bohrmaschine. Allein durch die schiere Größe der Bohranlage bedurfte es mehrerer Steuerungen, um alle Funktionen ortsnah steuern und bedienen zu können. Die Steuerungen mussten in mehreren, bis zu 9 m langen Schränken, integriert werden. Die Anforderungen an eine solche Steuerung erlaubten als geeignete Zündschutzart lediglich eine Überdruckkapselung oder die Einhausung in Panzergehäuse. Letzteres würde sowohl den Aufwand, als auch die Preiskomponente immens in die Höhe treiben. Aus diesem Grund entschieden sich beide Parteien für die Lösung mit einer Überdruckkapselung. Bei dieser wird mittels eines Purge-Controllers im Inneren des Gehäuses ein Überdruck aufgebaut, der das Eindringen explosionsgefährdeter Atmosphäre in den Schaltschrank verhindert. Im Falle einer Absenkung des Überdrucks führt das System eine automatische Abschaltung aus. Die Überdruckkapselung bietet den Kunden weitere besondere Vorteile. Mit diesem System können nicht nur weitaus voluminösere Gehäuse explosionsgeschützt gemacht werden, es ist auch einfacher, Komponenten mit hoher Verlustleistung zu integrieren. Auch in diesem Fall enthielten die Steuerungen Komponenten, die sich durch ihre hohe Leistung sehr stark erwärmten. So wurden in einigen Schränken neben Frequenzumrichtern auch PLC (programmable logic controller) Steuerungen eingesetzt. Die Abwärme dieser Komponenten war zum Teil derart hoch, dass es neben einem Purge System auch einer separate Kühlung bedurfte. Die Kühlung saugt die warme Luft aus dem Gehäuseinneren ab, kühlt diese über einen internen Kreislauf herunter und führt sie dann wieder in das Gehäuse zurück. Dadurch überhitzen die Komponenten nicht, die Steuerung fällt nicht aus und der Explosionsschutz bleibt bestehen.
